近來火災悲劇頻傳，讓人思考高科技可以在救災與防災扮演何種角色。COVID-19期間熱影像溫度計矗立在各行各業門口，快速篩檢出入人員的體溫，檢查有無發燒症狀，以減少感染新冠肺炎的風險並抑制疫情擴散，這情景是台灣經歷COVID人們的共同記憶。當時熱像溫度計憑藉其快速、非接觸、高效和安全的特性，成為公共場所體溫篩檢的重要工具。如今，隨著疫情的退去，那些曾讓人印象深刻的熱像儀已經撤除，但紅外熱像技術仍默默守護著人們的健康和國家的安全。

熱像簡介
        由於所有有溫度的物體都會產生輻射，且其溫度與其輻射頻率有著對應關係（普朗克黑體輻射方程式），所以我們可以利用熱像感測器（Thermal Imaging Sensor）來顯示溫度分布的影像。而一般人體與物體的輻射波段多在紅外波段（Infrared，簡稱IR），所以熱像又可稱為紅外影像，或稱紅外熱像。即紅外顯像測溫儀將這些人眼無法看到的輻射能量轉換為電訊號，並以不同顏色顯示出溫度分佈，形成可視圖像。這些影像能即時顯示表面溫度，辨識溫度高低的分布情況，進而進行分析與應用。

熱像之應用
        熱像的應用已相當廣泛，在各個領域裡都有其特別的應用情景。以下舉例一些主要應用：
 △ 車輛磨耗檢測與自動駕駛輔助應用：熱像儀可以偵測電機設備的溫度異常，以預防故障，或評估機器磨耗時表面溫度分布的情況，例如檢測車輛的過熱零件。此外，熱像儀能讓汽車駕駛在黑暗中看清遠方路況，彌補車燈照明不足的問題，尤其幫助駕駛及時避開路上的動物，例如鹿，以預防交通事故。
 △ 生物醫療應用：熱像儀可快速偵測發燒人員，或用於檢測血流變化和腫瘤等病理檢測。在醫療長照方面，熱像儀可以感測病人的生理與活動情況。
 △ 通訊應用：熱像儀可間接涉及通訊設備的維護，或協助高頻通訊設備的測試和開發，例如分析電磁波對設備的熱效應，藉此提升性能。
 △ 國防應用：熱像儀（夜視鏡）可賦予士兵夜間作戰的能力，或搭配AI無人機在夜間進行巡邏。
 △ 環境監測：熱像儀可檢查建築物的熱損失點，以提高能源效率，或搜尋牆體和屋頂的水分滲漏。熱像儀搭配AI無人機可及早期發現森林火災，減少損失，或監測野生動物的活動和棲息地。在衛星上的熱像儀可監測地球的環境變化，如海洋溫度、森林火災、火山活動和冰川融化等。
 △ 消防救援應用：在濃煙或黑暗中，熱像儀可幫助消防員找到受困人員和火源。
        熱像的應用已相當廣泛，涵蓋了自動化、自動駕駛輔助、生物醫療、太空、國防、環境監測和消防救援等領域，如圖1所示。近年來，熱像再結合AI與無人機，可謂如虎添翼，將在以上各個領域再提升效率、提高能力。

圖 1、熱像之應用市場分類 熱像市場分類、規模與趨勢                            
        熱像儀視其應用市場有不同的產品分類。依照技術別分類，可大致分為冷卻型和非冷卻型。冷卻型有較高的靈敏度，可偵測較微小的溫度變化；非冷卻型則成本較為低廉，可大量生產。依照產品類型則另外可分為熱像攝影機、熱感瞄準鏡，和熱感模組，以搭配不同的應用產品。
        依據波段，產品又可分為短紅外（Short-Wave Infrared, SWIR）、中紅外（Mid-Wave Infrared, MWIR）、長紅外（Long-Wave Infrared, LWIR）。短紅外的波段在1.4~3微米，其特性是穿透霧氣和煙霧能力強，適合應用於環境監測、夜視設備和工業檢測。中紅外的波段在3~8微米，其特性是對熱輻射敏感，常用於熱成像、紅外導引和監控系統。長紅外的波段在8~15微米，適合檢測物體的熱輻射，應用於熱成像相機、環境監測和醫療診斷。
        波段在0.75~1.4微米的近紅外（Near-Infrared, NIR）與波段在15~1,000微米（1毫米）的遠紅外（Far-Infrared, FIR）則沒有在熱像的分類波段。近紅外是接近可見光譜的紅色部分，最常用於光通訊，和其他光譜應用。遠紅外則屬於天文觀測的波段。至於波長大於遠紅外的波段則屬於毫米波、太赫茲，以及無線電波等。所以每一個波段有其不同的特性，以適合特定的應用。
        在熱像的應用市場裡，由於長紅外落於體温波段，最常用於熱像與監控，所以最為普遍，市場也相對穩定發展。其次是中紅外的市場比例次之，短、中紅外可感測較劇烈的熱幅射，適合用於救災等具創新市場。根據Fortune Business Insights的估計，2019年全球熱像市場規模為$22.7億美元。未來每年市場金額的成長性約為4.7%，如圖2所示。

圖2 、熱像儀之市場規模趨勢
全球與台灣熱像產業
        由於熱像可應用於軍事、國防與太空，故其技術廣為各國所關注，甚至受管制，特別是那些具有軍事用途或有高靈敏度的設備。重視軍工的美國是主要生產熱像晶片的國家，例如最大的熱像公司FLIR Systems（現為Teledyne Technologies的一部分）和Raytheon Technologies。歐洲方面有德國的InfraTec和法國的Lynred；日本則有NEC和富士通等。中國大陸有大華技術和海康威視等公司。
        近年在台灣則有群創發展MEMS on glass玻璃微機電製程技術，研發出VGA遠紅外線熱像儀，為熱像晶片技術國產化奠定里程碑。晶元光電也推出了短波紅外線（SWIR）產品，即900 nm和1700 nm波段的砷化鎵銦檢光二極體。其SWIR產品可監測蔬果水分和甜度，以確認新鮮度；在健康領域可檢測血氧濃度和血糖數據；在工業領域則可檢測物體內部缺陷。

台灣熱像產業聯盟
        有鑑於熱像技術的重要性，PIDA結合國內熱像產業廠商，包括紅外線感測器的設計、製程、模組封裝、光學系統及產品應用等國內相關上、中、下游廠商、研究單位及學術單位，組織了台灣熱像產業聯盟，以搭建分享創新技術、產業發展、創意發想、策略研討等之資訊交流平台，協力開拓市場新商機。此聯盟並設有熱像晶片國產化、智慧農業熱像監測、消防救災熱像監測、高精密非破壞熱像監測、無人機熱像巡檢、車用熱像夜視、醫療長照熱像監測等七大發展委員會，期待能對台灣熱像產業的發展有所貢獻。